Puolijohdevalmistuksen alalla automaattisilla optisilla tarkastuslaitteilla (AOI) on ratkaiseva rooli sirujen laadun varmistamisessa. Jopa pieni parannus niiden havaitsemistarkkuudessa voi tuoda mukanaan valtavan muutoksen koko teollisuudelle. Laitekanta keskeisenä komponenttina vaikuttaa syvästi havaitsemistarkkuuteen. Viime vuosina alan läpi on pyyhkäissyt perusmateriaalien vallankumous. Graniitti, jolla on erinomainen tärinänvaimennuskyky, on vähitellen korvannut perinteiset valurautamateriaalit ja siitä on tullut AOI-tarkastuslaitteiden uusi suosikki. Sen tärinänvaimennustehokkuus on parantunut 92 % valurautaan verrattuna. Mitä teknologisia läpimurtoja ja alan muutoksia on näiden tietojen taustalla?
Puolijohteiden AOI-tarkastuslaitteiden tiukat tärinävaatimukset
Puolijohdesirujen valmistusprosessi on siirtynyt nanoskaalan aikakauteen. AOI-tarkastusprosessin aikana jopa erittäin pienet värähtelyt voivat aiheuttaa poikkeamia tarkastustuloksissa. Sirun pinnalla olevat hienot naarmut, ontelot ja muut viat ovat usein mikrometri- tai jopa nanometritasolla. Tunnistuslaitteiden optisten linssien on kyettävä tallentamaan nämä yksityiskohdat erittäin tarkasti. Kaikki pohjan välittämä värähtely aiheuttaa linssin siirtymistä tai tärinää, mikä johtaa kuvan epäterävyyteen ja siten vaikuttaa vikojen tunnistuksen tarkkuuteen.
Valurautamateriaaleja käytettiin aikoinaan laajalti AOI-tarkastuslaitteiden alustoissa, koska niillä on tietty lujuus ja prosessointikyky, ja kustannukset ovat suhteellisen alhaiset. Tärinänvaimennuksen kannalta valuraudalla on kuitenkin ilmeisiä puutteita. Valuraudan sisäinen rakenne sisältää suuren määrän grafiittilevyjä, jotka vastaavat pieniä tyhjiä tiloja ja häiritsevät materiaalin jatkuvuutta. Kun laite toimii ja tuottaa tärinää tai ulkoinen ympäristön tärinä häiritsee sitä, värähtelyenergiaa ei voida tehokkaasti vaimentaa valuraudassa, vaan se heijastuu jatkuvasti ja kerrostuu grafiittilevyn ja matriisin väliin, mikä johtaa värähtelyn jatkuvaan etenemiseen. Asiaankuuluvat kokeet osoittavat, että sen jälkeen, kun valurauta-alusta on herätetty ulkoisella tärinällä, värähtelyn vaimennusaika voi kestää useita sekunteja, mikä vaikuttaa vakavasti havaitsemistarkkuuteen tänä aikana. Lisäksi valuraudan kimmokerroin on suhteellisen alhainen. Laitteiden painovoiman ja tärinärasituksen pitkäaikaisessa vaikutuksessa se on altis muodonmuutokselle, mikä voimistaa tärinän siirtymistä entisestään.
Graniittialustojen tärinänvaimennustehokkuuden 92 %:n kasvun salaisuus
Graniitti on luonnonkivenä geologisten prosessien kautta muodostanut satojen miljoonien vuosien aikana erittäin tiheän ja yhtenäisen sisäisen rakenteen. Se koostuu pääasiassa mineraalikiteistä, kuten kvartsista ja maasälvästä, jotka ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa, ja kiteiden väliset kemialliset sidokset ovat vahvoja ja vakaita. Tämä rakenne antaa graniitille erinomaisen tärinänvaimennuskyvyn. Kun tärinä siirtyy graniittipohjaan, sen sisällä olevat mineraalikiteet voivat nopeasti muuntaa tärinäenergian lämmöksi ja haihduttaa sen. Tutkimukset osoittavat, että graniitin vaimennus on useita kertoja suurempi kuin valuraudan, mikä tarkoittaa, että se pystyy absorboimaan tärinäenergiaa tehokkaammin, mikä vähentää tärinän amplitudia ja kestoa. Ammattimaisten testien jälkeen samoissa tärinän heräteolosuhteissa graniittipohjan tärinänvaimennusaika on vain 8 % valuraudan tärinänvaimennusajasta, ja tärinänvaimennustehokkuus on parantunut 92 %.
Myös graniitin korkea kovuus ja korkea kimmokerroin vaikuttavat merkittävästi. Korkea kovuus varmistaa, että pohjan muodonmuutos on pienempi laitteen painon ja ulkoisten voimien vaikutuksesta, ja se säilyttää aina vakaan tukitilan. Korkea kimmokerroin varmistaa, että pohja palautuu nopeasti alkuperäiseen muotoonsa tärinän vaikutuksesta, mikä vähentää tärinän kertymistä. Lisäksi graniitilla on erinomainen lämmönkestävyys, eikä ympäristön lämpötilan muutokset juurikaan vaikuta siihen, välttäen lämpötilavaihteluiden aiheuttaman lämpölaajenemisen ja supistumisen sekä muodonmuutoksen, mikä varmistaa tärinänvaimennuskyvyn vakauden.
Graniittipohjien mukanaan tuomat teollisuuden muutokset ja näkymät
Graniittipohjaisen AOI-tarkastuslaitteiston havaitsemistarkkuus on parantunut merkittävästi. Se pystyy luotettavasti tunnistamaan pienikokoisten sirujen viat, mikä vähentää virhearviointiastetta 1 prosentin tarkkuudella ja parantaa huomattavasti sirutuotannon saantoa. Samalla laitteiston vakautta on parannettu, mikä vähentää tärinäongelmien aiheuttamia huoltoseisokkeja, pidentää laitteiston käyttöikää ja alentaa kokonaiskäyttökustannuksia.
Julkaisun aika: 14.5.2025